等效时间采样是高速光波形测试及质量评估领域的重要技术，其利用较低的实际采样率换取较高的带宽与垂直分辨率，导致测量具有随机、不连续等特征信号时，无法使用滤波、均值等方法进行均衡处理。为此，提出一种基于递归神经网络的等效时间采样信号均衡方法，通过训练递归网络模型建立等效时间均衡器，通过对光数字通信及激光雷达波形的等效时间采样信号进行处理验证该方法。结果表明：与输入波形相比，表征光通信质量的眼图相关参数，如眼高、眼宽、抖动得到明显提升，对于线性调频激光雷达信号改善了其波形幅值频谱响应，解决了等效时间采样信号的均衡处理难题。

随着高速光通信信号速率的不断提高，电采样示波器所需的带宽也增加了。现有宽带高性能电采样示波器逐渐达到电子瓶颈决定的带宽极限。为了克服电子瓶颈，研制了基于光域采样技术的光采样示波器样机，其中软件同步算法的复杂度决定了样机测试的实时性。在基于啁啾z变换（CZT）的软件同步算法基础上，提出了基于选带傅里叶变换（ZoomFFT）的软件同步算法，进一步降低软件同步复杂度。与基于CZT的软件同步算法相比，基于ZoomFFT的软件同步算法所需实数乘法个数下降了68.8%。利用研制的光采样示波器样机，分别对不同速率的四电平脉冲幅度调制（PAM4）光信号、正交相移键控（QPSK）光信号进行了测量，并以宽带电采样示波器的测量结果进行对比，验证了光采样示波器能自适应地对不同速率的强度调制信号、相位调制信号进行测量。此外，为了表征光采样示波器本底噪声的影响，通过降低被测光通信信号功率，对Q因子进行了测量，结果表明，Q因子下降3 dB对应的灵敏度约为10 dB。

随着数据传输的速率不断提高, 信道对数据的损耗愈发严重, 采用传统的连续时间线性均衡器(CTLE)对信号的均衡补偿已无法抵消信道对信号的严重衰减。为了更好地补偿衰减, 对传统的CTLE均衡器做了进一步的改进, 提出了基于负电容的新型CTLE。在传统的CTLE基础上, 使用两个交叉耦合的MOS管构成负电容, 将其叠加在传统一级 CTLE 的输出端, 形成二级结构, 可以增加高频增益和实现更大的带宽, 以便更好地补偿信道的衰减。仿真结果显示, 在25 Gibit/s的数据传输速率下, 负电容结构的均衡器具有良好的补偿能力, 经过均衡后, 眼图的水平张开度达到了0.9个码元间隔(UI)以上, 采用负电容结构的新型CTLE, 对于提升整体传输数据速率具有重要意义。

设计了一种速率达10 Gbit/s的基于频谱平衡的自适应CTLE。采用电感并联峰化技术和源极退化技术来提高线性均衡器的带宽和增益。通过有源混合滤波器同时调整低频部分和高频部分的截止频率, 拓展基于频谱平衡自适应CTLE的速率范围。同时, 采用直流失调抵消环路(DCOC)来减少失配误差。基于TSMC 018 μm CMOS工艺进行仿真。仿真结果表明, 10 Gbit/s PRBS7信号经过Nyquist频率处损耗达15451 dB的4572 cm FR4背板传输, 再经均衡器均衡后, 眼图张开度达到05 UI。

光电收发模块的性能对整个通信系统质量至关重要。设计一个包括光电器件、封装结构等参数的光电协同链路仿真系统，首先从系统封装方案、版图和信号完整性等方面进行设计优化，获得封装结构的电学参数；其次，对光电器件参数进行优化提取，并建立一个包括封装结构电学参数对系统的性能影响的光电协同的仿真链路，通过光电协同链路仿真提前对模块进行优化评估，确保光电混合集成系统满足要求；最后，进行模块的组装和测试。仿真结果表明：25 Gb/s信号源输入下，模块通过1 km光纤进行自发自收，在213-1码型下，模块的误码率在1E-15以下，总功率仅为3.6 W。

光电收发模块作为光通信系统中的两个核心模块, 承载着电信号转化为光信号与光信号转化为电信号的核心功能, 其性能对整个通信质量起着决定性作用。文章提出一种改进型的高速率、低功耗和低成本4通道25 Gbit/s光电互连收发模块的封装设计, 在传统的以驱动芯片和调制器为基础作为发端和以探测器和跨阻放大器为基础作为收端的同时, 增加时钟数据恢复电路, 优化封装结构, 通过抑制链路抖动和减小阻抗失配引起的反射来提高通道带宽。优化后收发模块的背靠背眼图测试结果显示, 在25 Gbit/s速率下, 系统的误码率在1E-13以下, 且收发模块的总功率仅为3.9 W。

为降低水下作业环境通信终端安装误差和机动目标指向误差的影响，给出了水下光通信系统架构，提出了一种基于气泡智能剔除的光斑识别定位算法，较好地解决了气泡对水下光通信链路稳定的影响，仿真结果显示该算法具有较好的鲁棒性。结合水下蓝绿光衰减较小的特点，设计了一种6个蓝光450 nm灯珠合束发射方案，提出了一种基于误差参量的链路模型；并在纯海水模拟信道环境下，通过仿真及等效实验表明：对于发射光强为平顶分布，偏轴误差在发散角10°以内情况下，经过50 m信道衰减后，接收端接收功率>-20 dBm，眼图张开良好；反之，通信性能急剧下降。

为满足CMOS图像传感器(CIS)图像数据高速输出的需求, 提出一种适用于CIS的片上高速低电压差分信号（LVDS）驱动电路结构。首先介绍了CIS高速数据传输接口的常见类型、LVDS接口技术的起源和特点; 接着根据CIS的需求特点确定了LVDS驱动电路的设计思路和结构; 最后给出了驱动电路设计原理图和仿真结果, 以及接收端眼图仿真结果。仿真结果表明,该LVDS驱动电路, 数据传输速率可以达到500Mb/s, 所有参数均满足TIA/EIA644A接口标准的需求, 接收端眼高为310mV, 眼宽为0.9UI。

针对目前高速率信息传输的迫切需求, 设计并实验了两路数字信号密集波分复用(DWDM)的大气激光通信结构。两路激光波长分别为1 539.76 nm和1 540.55 nm, 采用强度调制, 光信号经复用和放大后, 由光学天线发射, 经1 km大气信道传输, 在接收端对光谱、波形和眼图进行了测量。实验结果显示, 在弱湍流情况下, 实现了两路光信号的解复用, 并得到了较为清晰的波形图和眼图。两路数字信号的传输速率为20 Gbit/s时, Q因子仍达到5以上。

为了满足超远程和高速空间激光通信的需求，设计了一种以1.06 μm光纤激光4支路相控阵作为发射源的通信系统结构。采用53 Mb/s、120 Mb/s、155 Mb/s速率调制的伪随机序列，实验了相控阵种子源和一条支路处调制的2种方案。结果表明: 相同速率下，种子源调制的接收眼图质量较好，通过相位控制，可以进一步提高接收质量。实验中，研究了2条支路光分别调制的相控阵多载波特性，调制信号采用5/5.08 MHz及20/40 MHz两组正弦波，经光束合成和相位控制，在接收端观测到相应的频域信号。实验初步验证了光纤激光相控阵空间通信系统的可行性。